Актуальные вопросы развития агропромышленного производства


Технология сорбции пестицидов сапропелями



Скачать 13.02 Mb.
страница4/24
Дата09.08.2019
Размер13.02 Mb.
#127049
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24

Технология сорбции пестицидов сапропелями

Technology of pesticides sorption with sapropels
Аннотация: Обосновывается концепция экологизации сельского хозяйства. Особая роль принадлежит озерным отложениям – сапропелям.

Известно, что ухудшение экологической обстановки сопряжено с загрязнением вод, почвы, растительности, приземного слоя воздуха радионуклеидами, тяжелыми металлами, пестицидами и другими токсическими веществами, принявшим угрожающее для здоровья людей масштабы.

Количество поступающих промышленных и других отходов становится соизмеримым, а иногда и превышает локальную буферную емкость гидросферы и биосферы, и поэтому нет их естественного обеззараживания и инактивации.

Именно поэтому разработка и реализация безотходных технологий в промышленности и в сельском хозяйстве является приоритетной проблемой современности. Только такой путь надо признать альтернативным, и он является начальным этапом коэволюции человечества и биосферы [1, 2].

Сейчас коренных фитоценозов осталось немного. Изменение рельефа особенно сильно отражается на почвенных условиях. Совместное проявление эрозии и дефляции ведет к усиленному разрушению почвенного покрова. Только в нашей стране общая площадь эродированных земель составляет примерно 100000000 га, причем половина из них относится к землям с сильно смытыми почвами.

Баланс гумуса остается дефицитным, в течение последних 20-25 лет убыль его в среднем составила 0,4%.

Усиление антропогенного воздействия не могло не затронуть водные экосистемы – индикаторы всей площади водосбора.

В природных условиях естественный гидробиоценоз относительно устойчив и гидрохимический режим водоемов сбалансирован. Изменения в структуре природных ландшафтов, вызванные хозяйственной деятельностью, приводят к формированию антропогенных нецелесообразных ландшафтов. Повышается биологическая продуктивность водных экосистем, стимулируется массовое появление сине-зелёных, диатомовых, десмидиевых харовых, нитчатых водорослей, характерных для сильно эвтрофированных вод [6].

Ускорение озерной седиментации в гумидной зоне сопровождается накоплением органических веществ в отложениях. При достижении концентрации осадков, равной критической массе, биота не справляется с функциями биологического регулятора.

Abstract: Explains the concept of organic agriculture. A special role belongs to lake sediments-sapropels.

It is known that environmental degradation is associated with pollution of water, soil, vegetation, surface air by radionucleides, heavy metals, pesticides and other toxic substances, which has taken a dangerous scale for human health.

The amount of incoming industrial and other waste becomes commensurate and sometimes exceeds the local buffer capacity of the hydrosphere and biosphere, and therefore there is no natural disinfection and inactivation.

That is why the development and implementation of waste-free technologies in industry and agriculture is a priority problem of our time. Only this way it is necessary to recognize the alternative, and it is the initial stage of co-evolution of humanity and the biosphere [1, 2].

Now there are few indigenous phytocenoses. Changes in topography are particularly pronounced in soil conditions. The combined manifestation of erosion and deflation leads to increased destruction of the soil. Only in our country the total area of eroded land is about 100 million hectares, and half of them belong to the land with heavily washed away soils.

The humus balance remains in deficit over the last 20-25 years, the decline in average it was 0.4%.

The increase of anthropogenic influence, could not fail to affect aquatic ecosystems – indicators the whole area of the catchment.

In natural conditions, the natural hydrobiocenosis is relatively stable and the hydrochemical regime of water bodies is balanced. Changes in the structure of natural landscapes caused by economic activity lead to the formation of anthropogenic inappropriate landscapes. Increased biological productivity of aquatic ecosystems, stimulated by the advent of the blue-green, diatoms, desmidievym harovoye, filamentous algae, characteristic of much atrofirovany waters [6].

The acceleration of lake sedimentation in the humid zone is accompanied by the accumulation of organic substances in the sediments. When reaching the concentration of precipitation equal to the critical mass, the biota can not cope with the functions of the biological regulator.
Ключевые слова: дифференциально-термический, тонкослойная хроматография, спектрофотометрический, гексахлорциклогексан, аминная соль 2,4-D, ситрин, фосфолипидные молекулы, сорбция, гидролиз, деструкция, триазиновый цикл, ферментные системы, обводненность, гуминоподобные вещества, фронтальная динамика, инактивация.

Key words: differential-thermal, thin-layer chromatography, spectrophotometric, hexachlorocyclohexane, amine salt 2,4-D, citrine, phospholipid molecules, sorption, hydrolysis, destruction, triazine cycle, enzyme systems, water content, humic like substances, frontal dynamics, inactivation

Введение

В результате нерационального хозяйствования ситуация обострила проблему чистой воды. Этот процесс, проявлением которого являются ареалы заболоченных земель, имеет устойчивую тенденцию к росту и может распространиться на подземные и грунтовые воды [8].

Восстановление нарушенных водных экосистем в настоящее время – важнейшая научная и практическая проблема антропогенного изменения природы [5].

Актуальность темы заключается в необходимости системного подхода к рациональному природопользованию регионами и выработки единой стратегии социально-экологической политики.

Автором впервые предложено решение проблемы экотоксикологии в растениеводстве на основе использования сапропелей, проведены системные исследования. В основе системы лежит сорбция остаточных количеств ксенобиотиков сапропелями.

Материал и методы

В качестве объекта исследования использован среднезольный сапропель кремнеземистого типа, добытый из озера Жижицкое Куньинского района Псковской области. В процессе эксперимента применялись известные методы: тонкослойной хроматографии, дифференциально-термического анализа, капиллярной и ротационной вискозиметрии, спектрофотометрический, пластометрический, изотермического источника.

Методика опыта по изучению динамики сорбции циклических пестицидов разработана нами впервые [7]. Эксперимент проводили в камере искусственного микроклимата в вегетационных сосудах. В качестве экранирующей прослойки использовали сапропелевый субстрат естественной влажности. Действие пестицидов и минеральных удобрений изучали на растениях: капусте, картофеле, ячмене. Пестициды являлись представителями различных классов: гексахлорциклогексан; 2,4-D аминная соль; симазин; прометрин. Из минеральных удобрений использованы: аммиачная селитра; простой суперфосфат; хлорид калия.

Обработку осуществляли жидкими препаратами. Норма расхода составляла, мг/кг: гексахлорциклогексана – 0,41; аминной соли 2,4-D – 0,60; ситрина – 1,00. Фоновые анализы почвы в слое 0-6 см проводили на третий день после обработки, текущие анализы почвы и оросительной воды проводились ежемесячно. Продолжительность эксперимента составила 4 месяца, повторность 4-кратная. По окончании эксперимента находили остаточную концентрацию пестицидов в сапропеле, почве, оросительной воде, растении.



Результаты и обсуждение

Теоретически процесс может рассматриваться как фронтальная динамика сорбции пестицидов и их инактивации. Пестициды частично сохраняются в виде самостоятельных элементов, частично сорбируются органо-минеральными комплексами. Можно предположить участие в процессе липидных компонентов. Ионы кальция, присутствующие в дисперсной фазе, способны образовывать кальциевые мостики между полярными головками фосфолипидных молекул и стабилизировать структуру. Вследствие активной деятельности биогенных факторов, значительной обводненности сапропеля, работы ферментных систем и теплового эффекта циклические пестициды неизбежно испытывали многообразные превращения – гидролиз, деструкцию под влиянием микроорганизмов, окислительное разрушение. Процесс весьма сложен, многогранен и сопровождался накоплением полупродуктов разложения [3, 4].

Вышесказанное убедительно подтверждается нашими исследованиями. Так, интенсивность разложения пестицидов на контрольных вариантах не превышала 41,2% (гексахлорциклогексан); 8,9% (симазин); 22,8% (прометрин) и 1,3% (аминная соль 2,4-D). При применении сапропеля остаточная концентрация всех перечисленных препаратов резко снизилась, степень их разрушения повысилась на 19,2; 21,5; 13,4 и 52,7% соответственно по сравнению с контролем (рис. 1).

Все это, безусловно, оказало влияние на загрязнение оросительных вод и накопление пестицидов в полученной растительной продукции.

Вынос пестицидов при отсутствии прослойки в 1,7-3 раза превосходил полученные с сапропелем показатели. Добавление сапропеля в целом исключило миграцию гексахлорциклогексана в растения. Что касается остальных пестицидов, отметим, что их уровень в среднем снизился по сравнению с контролем в два раза.

Установлено, что разложение гексахлорциклогексана протекает через стадию дехлорирования, дегидрохлорирования с последующим превращением продуктов реакции в фенолы, которые затем окисляются. При этом, наряду с окислением фенольного гидроксида, окисляется и атом водорода, находящийся в пара-положении к гидроксильной группе.



А. Кривые 1-4 – остаточная концентрация 2,4-D аминной соли и гексахлорциклогексана в контрольных (1, 3) и исследуемых (2, 4) слоях 0-6 см и 10-14 см. Кривые 1* - 4* – остаточная концентрация препаратов в слое 6-10 см

Б. Кривые 5-8 – остаточная концентрация прометрина и симазина в контрольных (5, 7) и исследуемых (6, 8) слоях 0-6 см и 10-14 см. Кривые 5* - 8* – остаточная концентрация препаратов в слое 6-10 см

Рисунок 1 - Миграция пестицидов по профилю почвы 0-6 см и накопление в нижеследующих слоях 6-10 см и 10-14 см.

При разложении 2,4 – дихлорфеноксиуксусной кислоты возможны два процесса.

Один связан с расщеплением эфирной связи и образованием 2,4 – дихлорфенола, Сущность другого – последовательное замещение атомов хлора на оксигруппы. В итоге обе реакции приводят к образованию оксигидрохинона и дальнейшему расщеплению бензольного кольца.

Основными стадиями деструкции симазина (2-хлор-4,6-бис(этиламино)-1,3,5-триазина) и прометрина (2-метилтио-4,6-бис(изопропиламино)-1,3,5-триазина) являются: гидролиз, деалкилирование аминогрупп, расщепление триазинового цикла.

Однако, несмотря на более эффективную сорбцию препаратов в данных условиях не достигнуто их полное отсутствие ни в почве, ни в растениях, хотя остаточная концентрация последних не превышала ни в одном из вариантов с сапропелем предельно допустимую норму. Основная причина этого, с нашей точки зрения, состоит в специфических условиях проведения эксперимента: укороченном вегетационном периоде, неполноценности растений и ряде других.



Выводы

Таким образом, суммарное влияние биотических факторов, гидролиза, деструкции на интенсивность окисления позволило снизить уровень накопления пестицидов в почве на 19-53%, в растениях – более чем в два раза, в оросительных водах – в 1,7-3 раза. Вынос элементов питания снизился на 30-70%, аммонийного азота – в 2-2,7 раза.



Список литературы

  1. А.с. 1554792 СССР А01 Б 79/02. Способ мелиорации переувлажненных земель / Т.А. Иванова, В.П. Спасов (CCCР) // Открытия. Изобретения. – 1990. – №13. – С.100.

  2. А.с. 1780658 СССР. Питательная среда для культивирования растений картофеля in vitro / Т.А. Иванова. – опуб. 1992, бюл. № 46.

  3. Иванова Т.А. Адсорбция остатков минеральных удобрений сапропелями Т.А. Иванова, В.П. Спасов // Коллоидный журнал. – 1992. – №6. – С.30-35.

  4. Иванова Т.А. Адсорбция пестицидов сапропелями / Т.А. Иванова, В.П. Спасов // Коллоидный журнал. – 1992. – №6. – С.24-29.

  5. Иванова Т.А. Базовые модели переработки полимерных и природных высокомолекулярных материалов / Т.А. Иванова, А.М. Воскресенский, Е.А. Кучинская. – СПб, 2003 – 192 с.

  6. Иванова Т.А. Комплексное использование сапропелей. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. д-ра с.-х. н.. 1995 – 32 с.

  7. Иванова Т.А. Сапропели Северо-Западного региона // СПбТИ – СПб, 1992 -202 с.

  8. Иванова Т.А. Химия окружающей среды и техника её защиты / Т.А. Иванова. – Великие Луки, 1999. – 228 с.

УДК 631.3.004.5



Т.Н. Карасева, А.А. Жуков

ФГБОУ ВО «Великолукская государственная

сельскохозяйственная академия»,

Великие Луки



T.N. Karaseva, A. A. Zhukov

FGBOU VO «State Agricultural

Academy of Velikie Luki»

Velikie Luki



E-mail: tatyana. karaseva.74@mail.ru

E-mail: zukov5@mail.ru
Консервационные материалы для защиты сельскохозяйственной техники в период хранения

Conservation materials for the protection of agricultural machinery during storage
Аннотация: Эксплуатация сельскохозяйственных машин в условиях агрессивных сред и длительное хранение на открытых площадках способствуют развитию коррозионных процессов, что существенно снижает их работоспособность и ресурс, увеличивая затраты на ремонт и восстановление. Поэтому поиск простых и надежных консервационных и антикоррозийных составов для подготовки техники к хранению является актуальной задачей, стоящей перед инженерными службами хозяйств.

Abstract: Operation of agricultural machines in aggressive environments and long-term storage in open areas contribute to the development of corrosion processes, which significantly reduces their efficiency and resource, increasing the cost of repair and restoration. Therefore, the search for simple and reliable rustproof and anti-corrosion compounds for the preparation of equipment for storage is a current challenge facing engineering services farms.
Ключевые слова: присадки антикоррозионные, консервационные составы, модификаторы коррозии, пластичные смазки, составы битумные, консервация техники.

Key words: anti-corrosion additives, preservative compositions, modifiers, corrosion, grease, bituminous compounds, conservation of equipment.
В настоящее время сельскохозяйственное производство располагает большим парком сельхозмашин. Характерной особенностью сельскохозяйственной техники в отличие от машин, применяемых в других отраслях народного хозяйства, является их кратковременное периодическое и интенсивное использование в производственном цикле и последующее длительное хранение, в течение которого происходит разрушение узлов и агрегатов из-за коррозии, структурных превращений и остаточных деформаций от собственной массы машин, т.е. происходит так называемый износ неиспользования.

Кроме того, отрицательное влияние на надежность машин оказывают специфические особенности сельскохозяйственного производства, заключающиеся в высокой механической и химической агрессивности внешней среды, использовании при их изготовлении конструкционных материалов невысокого качества.

Большое количество сельскохозяйственных машин хранится на открытых площадках. Особенно быстро выходят из строя машины для внесения минеральных удобрений и ядохимикатов, поскольку при контакте действующего вещества с водой образуются соответствующие кислоты, которые повышают коррозионную активность и скорость протекания процессов. Вместе с тем при постановке машин на хранение используются консервационные материалы, которые не всегда способны обеспечить их полную защиту их от коррозии.

Анализ предшествующих исследований показал, что при разработке способов консервации и определения защитной способности материалов рассматривалась главным образом система «внешняя среда – покрытие – металл». Не учитывалось влияние эксплуатационных условий на состояние поверхности. Как правило, не принималась во внимание величина остаточной загрязненности, что недопустимо для поверхностей, контактирующих с минеральными удобрениями и ядохимикатами

Известно, что остаточные загрязнения в условиях эксплуатации полностью удалить невозможно. Поэтому большое значение уделяется нейтрализующим свойствам консервационных материалов. Наиболее вероятна нейтрализация остаточных загрязнений жидкими ингибированными покрытиями. Предполагается, что их защитные свойства в этом случае будут проявляться в результате вытеснения остаточных загрязнений с поверхности металла, а также ограничения площади контакта загрязнений с поверхностью. Нейтрализация остаточных загрязнений, имеющих прочную связь с поверхностью, более затруднена. В этом случае главную роль должны играть изоляционные свойства покрытий.

Современный рынок консервационных материалов предлагает большое количество препаратов для защиты от коррозии сельскохозяйственной техники: консервационные масла и смазки, защитные дисперсии, пластичные смазки, бензино-битумные, пленкообразующие ингибированные составы, противокоррозионные присадки [1].

Способы нанесения, сроки защитного действия этих составов существенно отличаются вследствие чего эффект от их применения может различен.

Жидкие консервационные смазки содержат маслорастворимые ингибиторы коррозии, которые вытесняют воду с поверхности и образуют хемисорбционные и адсорбционные пленки. Образовавшиеся пленки препятствуют проникновению агрессивных веществ и атмосферной влаги к металлическим поверхностям. Жидкие консервационные смазки наносятся на поверхность без предварительного разогрева, причем нанесение можно осуществлять при помощи обычных пистолетов-распылителей. Расход таких смазок в несколько раз меньше, чем пластичных. Среди недостатков препаратов этой группы следует выделить легкую смываемость атмосферными осадками, что делает из малопригодными для сельхозмашин, хранящихся на открытых площадках. Промышленность выпускает консервационные смазки К-17, НГ-203, НГ-204 и НГ-204У, однако рекомендует применять их для сельскохозяйственной техники при отсутствии непосредственного контакта с влагой. Продолжительность защитного действия в помещениях и под навесами до 12 месяцев, на открытых площадках не более 5 месяцев.

Универсальные восковые дисперсионные составы представляют собой смеси воды или органических растворителей с твердыми углеводородами (парафины, изопарафины и нафталины), которые формируют на металлической поверхности восковые пленки, изолирующие ее от внешних агрессивных факторов среды. Одним из главных преимуществ консервации восковыми составами является универсальность и продолжительность защиты лакокрасочных покрытий техники и неокрашенных поверхностей до 12 месяцев. Кроме того нет необходимости использования дополнительных чехлов для укрытия техники или отдельных ее элементов, не требуется и расконсервация после их применения.

Выпускаемые промышленностью микровосковые составы ПЭВ-74, ЛБХ, «Экспротект», ЗИВС обеспечивают защиту от коррозии и старения не только металлических поверхностей, но и резины, резино-текстиля, пластмассы. Наносить препараты можно кистью, окунанием, распылением. Для повышения защитных свойств водно-восковых дисперсий в составы добавляют ингибиторы коррозии и модификаторы [2].

Пластичные смазки механически изолируют поверхности от вредных воздействий окружающей среды, препятствуя контакту металла с влагой, пылью, загрязнениями. Получают пластичные смазки путем загущения индустриальных масел средней вязкости. Такие составы трудно наносить механизировано, поскольку требуется их предварительно разогреть, но в то же время они водостойки, хорошо защищают сельскохозяйственную технику весь период хранения.

Выпускаемые промышленностью пластичные смазки Солидол, АМС-1, АМС-3, ГОИ-54п имеют относительно невысокую стоимость, хорошо защищают поверхности и поэтому широко применяются в хозяйствах.

Пленкообразующие ингибированные составы на основе углеводородных растворителей содержат минеральные масла, битумы, парафины, воски, полимерные смолы, ингибиторы коррозии. Выпускаемые промышленностью составы защищают металл в тонком слое 0,05-0,15 мм на длительные сроки, создавая на поверхности прочный хемисорбционный подслой ингибиторов. [3].

Препараты этой группы обладают целым рядом преимуществ перед другими защитными составами: они легко наносятся путем распыления, имеют небольшой расход (100- 250 г/м2), обеспечивают образование тонкого, но очень прочного защитного слоя.

Состав Ингибит-С разработан с учетом особенностей работы и хранения сельскохозяйственной техники, специально для ее противокоррозионной защиты и по своей эффективности не уступает зарубежным аналогам [4].

Высоко оценивают специалисты защитные свойства покрытия ингибированного состава НГ-216Б, отмечая его абразивоустойчивость, адгезионно-когезионные характеристики, термостойкость (устойчиво при температуре 100-150ºС) и морозостойкость (не растрескивается при низкой температуре), вытесняет влагу с поверхности металла при консервации влажных поверхностей. Данный состав рекомендован для защиты сельскохозяйственной техники, работающей в жестких условиях, поскольку адсорбционные слои обладают эффектом последействия (сопротивляемость коррозии после удаления состава с поверхности).

Производители предлагают также большое количество маслорастворимых ингибиторов и противокоррозионных присадок, которые при добавлении их к моторным маслам создают консервационные составы, существенно снижающие скорость коррозии металлических поверхностей. На основе антикоррозионной присадки АКОР-1 разработана ее улучшенная версия АКОР-1Б, содержащая более 35% активных веществ (нитрированные масла М-8, М-11 и стеариновая кислота) и ингибитор МОПЛ-1, используемый для ингибирования битумных композиций, защитных смазок и пленкообразующих нефтяных составов. Ингибитор НГ-110Н вводится в моторные и трансмиссионные масла в качестве антикоррозионного компонента.

Консервационные составы из отработанных масел, ингибиторов и загустителей готовят непосредственно перед их применением в хозяйствах, подогревая их и тщательно смешивая. Наносятся в подогретом до 40-50ºС состоянии.

При постановке сельскохозяйственной техники на длительное хранение на открытые площадки рабочие органы (диски борон, сеялок, лущильников, овалы плугов, транспортеры кормоуборочных и зерноуборочных комбайнов и т.п.) защищают от агрессивных факторов внешней среды с помощью различных составов на основе битума. Для приготовления используется нефтяные строительные битумы БН-1У, БН-У, органические растворители или неэтилированный бензин. У таких покрытий имеется существенный недостаток – при длительном контакте с влагой происходит набухание и отслаивание защитной пленки. Решить проблему можно путем модифицирования битумных составов полимерами, что позволит снизить водопоглощение покрытий и повысить их пластичность. Бимум-силиконовые и битум-наиритовые композиции увеличивают атмосферостойкость, трещино- и морозостойкость защитных покрытий.

Введение в состав битумных композиций ингибиторов коррозии способствует повышению защитных свойств и срока службы покрытий за счет снижения их водопроницаемости (уплотнения и закрытия пор в образовавшейся пленке).

Дополнительную защиту металла обеспечивают применяемые при консервации модификаторы или преобразователи коррозии. При нанесении на подверженный коррозии участок состав вступает с ней в химическое взаимодействие и образуют на поверхности защитный слой нерастворимых в воде, химически стойких соединений, не оказывающих вредное воздействие на металл. Защитная пленка прочно удерживается на поверхности металла и препятствует распространению очагов коррозии под слоем лакокрасочного покрытия.

В последние годы появились новые весьма перспективные методы консервации металлических поверхностей – нанесение ингибированных полимерных покрытий (ИПП), которые полностью исключают использование специальной упаковки, обеспечивая требуемый срок хранения.

Разработаны два вида ИПП: снимающиеся и неснимающиеся. Снимающиеся покрытия получают на основе ЛСП, ЗИП, ИС-1 и ХС-62С, удаление состава происходит обычными растворителями или механическим путем при снятии с консервации. Для получения неснимающихся покрытий используют составы ГФ-570, ГФ-570РК, ВРГЛ. Они временно предохраняют металл от коррозии и перед началом эксплуатации машины перекрываются эмалями или лакокрасочными материалами по обычной схеме покраски.

Защитные свойства консервационных материалов зависят также от технологических факторов: толщины покрытия, времени хранения законсервированного узла, величины и вида остаточных загрязнений.

Промышленность предлагает большой спектр разнообразных современных консервационных материалов для защиты сельскохозяйственной техники в период хранения, однако их применение ограничено в первую очередь из-за высокой стоимости [4]. В хозяйствах используются в основном дешевые составы на основе отработанных масел, смазки Солидол, Литол, эмали, не обеспечивающие надежность и долговечность покрытий.

Таким образом, вопрос об эффективных способах консервации техники перед постановкой на хранение является в настоящее актуальным для сельхозпроизводителей всех форм собственности. Предлагаемый предприятиями-изготовителями широкий ассортимент консервационных материалов требуют всесторонней и объективной оценки на основании как лабораторных испытаний, так и дальнейшей апробации непосредственно в условиях хозяйств области.



Каталог: nir -> docs
nir -> Курт Кобэйн заполнил множество записных книжек стихами, рисунками и письмами о своих планах относительно "Нирваны" и своими ра
nir -> "Тема V. 44 Механизмы химических реакций, строение и свойства органических соединений, интермедиатов, полимеров и биополимеров."
nir -> Направление: Естественные науки и современный мир
nir -> И. А. Мосичева, Н. В. Скибитский, В. П. Шестак
nir -> Российская империя
nir -> Криминалистическое исследование документов
docs -> Viii международной межвузовской

Скачать 13.02 Mb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница